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能源紧缺和环境恶化等问题已经成为人类生存和发展所面临的重要问题,聚合物体异质结有机太阳能电池由于具有成本低、绿色环保等优点受到越来越多的关注。PTB7/PC71BM电池具有优异的吸光能力,短路电流和效率可以做得很高,值得人们仔细研究。
本论文的主要研究内容即为 PTB7/PC71BM聚合物电池的制备和优化,并探究制备过程中的工艺条件对器件性能的影响。结论如下:
1.退火会严重破坏 PTB7/PC71BM有机层薄膜的形貌,进而使得电池的性能大幅退化;
2.为节省材料,旋涂有机层薄膜可以采用先旋转 ITO玻璃,再向 ITO玻璃上一次性用移液计滴上50 uL的混合液,旋涂成膜。这种甩膜方式不仅节省了材料,性能还有少许的提升;
3.甩膜完成后,采用先在手套箱中放置2小时,然后在真空中放置10分钟,最后放回手套箱放置2天或以上,让有机膜中的溶剂缓慢挥发形成有机膜,这种方法制成的器件性能比甩完膜后直接80℃加热10分钟烘干成膜制得的器件要好;
4.旋涂混合液成膜,转速对膜的厚度和形貌起着重要作用,根据文献我们试验了800rpm(round per min)、900rpm、1000rpm、1100rpm四组转速对器件性能的影响,结果发现转速越高,膜的厚度越薄,光吸收减小,短路电流也减小,然而较小的厚度使得电荷的传输和收集效率提高,器件的填充因子也提高。
5.为了提高 PTB7/PC71BM聚合物电池的可靠性,制备了 ZnO反型结构电池,测试结果表明 ZnO反型结构确实可以提高电池的可靠性,电池的效率暴露在空气中5天后仍有初始效率的59.5％,但是与 P3HT/PCBM体系的 ZnO反型电池可以在空气中放置1~2年后仍有性能相比,PTB7/PC71BM电池的可靠性仍有待提升。
本论文的主要研究内容即为 PTB7/PC71BM聚合物电池的制备和优化,并探究制备过程中的工艺条件对器件性能的影响。结论如下:
1.退火会严重破坏 PTB7/PC71BM有机层薄膜的形貌,进而使得电池的性能大幅退化;
2.为节省材料,旋涂有机层薄膜可以采用先旋转 ITO玻璃,再向 ITO玻璃上一次性用移液计滴上50 uL的混合液,旋涂成膜。这种甩膜方式不仅节省了材料,性能还有少许的提升;
3.甩膜完成后,采用先在手套箱中放置2小时,然后在真空中放置10分钟,最后放回手套箱放置2天或以上,让有机膜中的溶剂缓慢挥发形成有机膜,这种方法制成的器件性能比甩完膜后直接80℃加热10分钟烘干成膜制得的器件要好;
4.旋涂混合液成膜,转速对膜的厚度和形貌起着重要作用,根据文献我们试验了800rpm(round per min)、900rpm、1000rpm、1100rpm四组转速对器件性能的影响,结果发现转速越高,膜的厚度越薄,光吸收减小,短路电流也减小,然而较小的厚度使得电荷的传输和收集效率提高,器件的填充因子也提高。
5.为了提高 PTB7/PC71BM聚合物电池的可靠性,制备了 ZnO反型结构电池,测试结果表明 ZnO反型结构确实可以提高电池的可靠性,电池的效率暴露在空气中5天后仍有初始效率的59.5％,但是与 P3HT/PCBM体系的 ZnO反型电池可以在空气中放置1~2年后仍有性能相比,PTB7/PC71BM电池的可靠性仍有待提升。